近日，我校植物免疫团队康振生院士/韩德俊教授领衔的小麦抗病遗传与分子育种课题组联合崖州湾国家实验室/中国科学院遗传与发育生物学研究所凌宏清研究员团队在国际著名期刊Nature Genetics杂志以长文形式发表题为“Genomics-driven discovery of superior alleles and genes for yellow rust resistance in wheat”的研究论文，从全球尺度构建小麦条锈病“综合抗源”核心资源库，全面解析了普通小麦条锈病抗性遗传基础，并绘制首张小麦全基因组抗条锈病基因全景图，为抗病基因合理利用与设计育种提供了理论支撑。
小麦条锈病是全球性流行真菌病害，由于条锈菌小种变异频繁，全球各地相继出现新小种，致使大部分生产上使用的抗病基因丧失抗性，因此，需要不断寻找新的抗病（基因）资源来提高小麦新品种抗性，并从全局考虑，通过合理的基因布局来应对快速变异的条锈菌。基于此，本研究联合国内多家单位，在世界范围内征集了超过14000份普通小麦，包含国内外农家种、主栽品种、高代品系和核心种质等，根据来源、生长习性和多样性，并结合条锈病各流行区特点，挑选其中2191份作为多样性代表进行全基因组重测序（其中约1600份为公共数据），首先绘制了高密度基因组变异图谱。结合多年多点的近47000个条锈病抗性表型数据，利用全基因组关联荟萃分析，全面揭示了全球各个麦区抗条锈病的遗传基础，首次绘制了包含431个QTL位点的小麦基因组抗条锈病基因全景图，揭示了抗病基因在各个锈病流行区的分布和利用规律，阐明了一个世纪以来小麦条锈病抗性基因选择特征和流行病学特征之间的关系；在此基础上，进一步的结合转录表达、单倍型变异、候选基因关联分析等，筛选获得559个与抗条锈病相关的候选基因，并初步对其中的三个基因进行了图位克隆、突变体分析、转基因等功能验证。这些基因总体上可以分为三种不同类型，例如：（1）新优异等位基因 Yr5 x 可抵抗当前潜在流行的条锈菌新生理小种；（2）兼抗小麦条锈病与白粉病等位基因 Yr6 / Pm5 ，揭示其可能通过I366T和M1011I两个关键氨基酸位点实现病原菌特异性识别；（3）新型兼抗条锈病和叶锈病基因 YrKB ( TaEDR2-B )，且几乎无产量负效应。研究结果为大幅度提高小麦抗病性提供了理论依据和优质基因（组合），将有效地推动普通小麦抗病分子育种进程，为最终实现条锈病的绿色防控奠定坚实的基础。
图1小麦条锈病流行区分布和小麦种质遗传多样性、群体结构以及抗性表型多样性
图2 小麦抗条锈病基因全景图及抗性优异等位基因频率的时空分布
我校小麦抗病遗传与分子育种团队吴建辉副教授为论文的第一作者兼通讯作者。崖州湾国家实验室青年科学家马省伟博士和牛建青博士、我校博士生孙唯航和董海涛以及中国科学院遗传与发育生物学研究所郑树松副研究员为论文的共同第一作者；我校康振生教授、韩德俊教授、曾庆东副教授和崖州湾国家实验室/中国科学院遗传与发育生物学研究所凌宏清研究员为共同通讯作者。我校郑炜君副教授、李春莲副教授以及赵记稳等研究生参与了本研究。本项研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、青海省重点研发专项、陕西省自然科学基础研究计划等项目的联合资助。
编辑：郭超
终审：吴清华
